風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模與仿真畢業(yè)論文-全文預(yù)覽
【正文】 s 時(shí) 發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng) ,電壓突然上升到接近于額定電壓 ,發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送功率。如果風(fēng)速和功率輸出一直低于額定值，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率將降低到 2%，節(jié)距控制將根據(jù)風(fēng)速調(diào)整到最佳狀態(tài)，以優(yōu)化葉尖速比。 （ 4）速度控制器 B 發(fā)電機(jī)切入電網(wǎng)后，速度控制系統(tǒng) B 作用。風(fēng)輪在空轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)入同步轉(zhuǎn)速。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在同步轉(zhuǎn)速177。變距系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓系統(tǒng)，節(jié)距控制器的輸出信號(hào)經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后變成電壓信號(hào)控制比例閥（或電液伺服閥），驅(qū)動(dòng)液壓缸活塞，推動(dòng)變槳距機(jī)構(gòu)，使槳葉節(jié)距角變化。 節(jié)距的給定參考值由控制器根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)給出。因此，為了優(yōu)化功率曲線，最新設(shè)計(jì)的變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在進(jìn)行功率控制的過(guò) 程中，其功率反饋信號(hào)不再作為直接控制槳葉節(jié)距的變量。 上式為基于葉素理論的風(fēng)輪模型函數(shù)，可以寫為如下形式： ? ??,uvfT ? ，即風(fēng)輪輸出轉(zhuǎn)矩為風(fēng)速 v ，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速 u ，槳距角 ? 的函數(shù)。這樣一來(lái)，在 ? ?vP ,? 曲線簇中， CD 曲線和 EF 曲線之間的部分也是穩(wěn)定區(qū)域。 圖 27 風(fēng)機(jī) PC ? 特性曲線 對(duì)于變槳距型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組， PC 特性可近似表示為： ??? fRCfP eRCC 2 ????????? ??? （ 214） 式中， fC 為葉片設(shè)計(jì)常數(shù)，一般取 1~3。 能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：風(fēng)能→機(jī)械 能→電能。風(fēng)力機(jī)簡(jiǎn)化模型如下： 圖 26 風(fēng)力機(jī)簡(jiǎn)化模型 風(fēng)力機(jī)，風(fēng)能的吸收和轉(zhuǎn)換裝置。 仿真結(jié)果如下： 圖 25 綜合風(fēng)速模型仿真結(jié)果 在前面我們已經(jīng)討論過(guò)，風(fēng)是近似的服從威布爾分布，也就是說(shuō)，近似的服從正態(tài)分布。 ? ?? ??? ??? ni iiiVwn tSv 1 21 )c o s (2 ? ? ?3422212?????????????????????iiNiVFwwFKwS wiwi ??? )( （ 27） 式中， iw —— 第 i 個(gè)分量的角頻率； w? —— 隨機(jī)分量的離散間距； i? —— 在 0~ ?2 間服從均勻概率密度的隨機(jī)變量； NK —— 地表粗糙系數(shù)，一般取 ； F —— 擾動(dòng)范圍（ 2m ）； ?—— 相對(duì)高度的平均風(fēng)速（ sm/ ）； )(iVwS —— 風(fēng)速隨機(jī)分量分布譜密度（ sm/2 ），通過(guò)對(duì)其積分便可得短期風(fēng)速數(shù)據(jù)。 ?????? ???? KAvwb 11 （ 24） 圖 21 基本風(fēng)隨時(shí)間變化曲線圖 （ 2） 陣風(fēng) wgv 陣風(fēng)為描述風(fēng)速突然變化的特性，可假設(shè)在該段時(shí)間內(nèi)風(fēng)速具有余弦特性。從而得到風(fēng)速風(fēng)頻特性的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而得到風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源分布和評(píng)估、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和發(fā)電量的預(yù)測(cè)以及風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響分析。風(fēng)頻分布就是風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)概率分布，是衡量風(fēng)能資源分布特性的重要指標(biāo)，它反映了風(fēng)電場(chǎng)某個(gè)時(shí)段每一風(fēng)速出現(xiàn)的概率，可以通過(guò)分析風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際測(cè)風(fēng)的原始資料得到。 風(fēng)力發(fā)電的原理說(shuō)起來(lái)非常簡(jiǎn)單，最簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由葉片和發(fā)電機(jī)兩部分構(gòu)成如圖 11 所示。有效風(fēng)能密度還可根據(jù)下式求得 ?? 21 )( 3vv dvvPv?? （ 12） 式中， 1v —— 啟動(dòng)風(fēng)速（ sm/ ）； 2v —— 停機(jī)風(fēng)速（ sm/ ）； )(vP —— 有效風(fēng)速范圍內(nèi)的條件概率分布密度函數(shù) ]2[ 。 風(fēng)能的特點(diǎn)主要有：能量密度低、不穩(wěn)定性、分布不均勻、可再生、須在有風(fēng)地帶、無(wú)污染、分布廣泛、可分散利用、另外不須能源運(yùn)輸、可和其它能源相互轉(zhuǎn)換等。 風(fēng)速是指某一高度連續(xù) 10min 所測(cè)得各瞬時(shí)風(fēng)速的平均值。 關(guān)鍵詞 ：風(fēng)力發(fā)電；風(fēng)頻；風(fēng)速；風(fēng)力機(jī)；變槳距；建模與仿真 1 風(fēng)資源及風(fēng)力發(fā)電的基本原理 風(fēng)資源概述 （ 1）風(fēng)能的基本情況 [1] 風(fēng)的形成乃是空氣流動(dòng)的結(jié)果。本文基于風(fēng)力機(jī)發(fā)電建立模型，主要完成了以下工作： （ 1）基于風(fēng)資源特點(diǎn)，建立了以風(fēng)頻、風(fēng)速模型為基礎(chǔ)的風(fēng)力發(fā)電理論基礎(chǔ)； （ 2）運(yùn)用葉素理論，建立了變槳距風(fēng)力機(jī)機(jī)理模型； （ 3）分析了變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行區(qū)域與變槳距控制的原理與方法，并給出了機(jī)組的仿真模型，為風(fēng)力發(fā)電軟件仿真奠定了基礎(chǔ)； （ 4）搭建了一套基于 PSCAD/EMTDC 仿真軟件的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制模型以及完整的風(fēng)力發(fā)電樣例系統(tǒng)模型，并且已 初步實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)特性模擬功能。風(fēng)速是表示風(fēng)移動(dòng)的速度即單位時(shí)間內(nèi)空氣流動(dòng)所經(jīng)過(guò)的距離。通過(guò)它可以 得知當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向。因此需要求出在一段時(shí)間內(nèi)的平均風(fēng)能密度，這個(gè)值可以將風(fēng)能密度公式對(duì)時(shí)間積 分后平均來(lái)求得。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù) ， 大約 3m/s 的 微風(fēng)速度便可以開(kāi)始發(fā)電。為了較精確地描述風(fēng)速及其變化特性，引入風(fēng)頻分布的概念。 利用風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)的結(jié)果，對(duì)實(shí)際所得的風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出年 平均風(fēng)速PV 和風(fēng)速頻率分布 iF ，并采用最小逼近法， m in1 2 ????
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